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1、引言
地球表面每年接受太陽(yáng)輻射能量高達(dá)5.4*1024J，若能將其中的十萬(wàn)分之一轉(zhuǎn)化為電能，就可以滿(mǎn)足目前全世界的能耗需求，因此，太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)緩解日益嚴(yán)重的環(huán)境和能源危機(jī)具有特別重要的意義，太陽(yáng)能發(fā)電主要指光伏發(fā)電。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，目前光伏發(fā)電系統(tǒng)中，接近99%的安裝容量為并網(wǎng)應(yīng)用，這是因?yàn)椴⒕W(wǎng)應(yīng)用相對(duì)獨(dú)立光伏系統(tǒng)有成本低和免維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)式當(dāng)今發(fā)展方向，全世界并網(wǎng)式光伏系統(tǒng)年增長(zhǎng)率約為25~30%。
并網(wǎng)逆變器作為光伏電池與電網(wǎng)的接口裝置，將光伏電池的電能轉(zhuǎn)換成交流電能并傳輸?shù)诫娋W(wǎng)上，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)代逆變技術(shù)為光伏并網(wǎng)發(fā)電的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)和理論支持。并網(wǎng)逆變器正朝著高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向發(fā)展。并網(wǎng)逆變器性能的改進(jìn)對(duì)于提高系統(tǒng)的效率、可靠性，提高系統(tǒng)的壽命、降低成本至關(guān)重要。
2、逆變器技術(shù)發(fā)展歷程
逆變器技術(shù)的發(fā)展始終與功率器件及其控制技術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合，從開(kāi)始發(fā)展至今經(jīng)歷了五個(gè)階段。第一階段：20世紀(jì)50-60年代，晶閘管SCR的誕生為正弦波逆變器的發(fā)展創(chuàng)造了條件;第二階段：20世紀(jì)70年代，可關(guān)斷晶閘管GTO及雙極型晶體管BJT的問(wèn)世，使得逆變技術(shù)得到發(fā)展和應(yīng)用;
第三階段：20世紀(jì)80年代，功率場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵型晶體管、MOS控制晶閘管等功率器件的誕生為逆變器向大容量方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
第四階段：20世紀(jì)90年代，微電子技術(shù)的發(fā)展使新近的控制技術(shù)如矢量控制技術(shù)、多電平變換技術(shù)、重復(fù)控制、模糊控制等技術(shù)在逆變領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用，極大的促進(jìn)了逆變器技術(shù)的發(fā)展;
第五階段：21世紀(jì)初，逆變技術(shù)的發(fā)展隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的進(jìn)步不斷改進(jìn)，逆變技術(shù)正朝著高頻化、高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向發(fā)展。
3、光伏并網(wǎng)逆變器的分類(lèi)
光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)原理圖如圖1所示，其中圖1(a)為兩級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，圖1(b)為單級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。兩級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器只需進(jìn)行逆變控制，光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)由前級(jí)DC/DC變換器完成，并網(wǎng)逆變器通過(guò)控制DC/DC變換器的輸出電壓實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率平衡，并網(wǎng)逆變器控制的任務(wù)是保證輸出電流與電網(wǎng)電壓頻率、相位完全一致;單級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器要同時(shí)完成MPPT和并網(wǎng)電流控制的任務(wù)，即保證光伏陣列輸出功率最大化的前提下控制并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。
光伏并網(wǎng)逆變器可以按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、隔離方式、輸出相數(shù)、功率等級(jí)、功率流向等進(jìn)行分類(lèi)。按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)，目前采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：全橋逆變拓?fù)洹霕蚰孀兺負(fù)�、多電平逆變拓�(fù)洹⑼仆炷孀兺負(fù)�、正激逆變拓�(fù)�、反激逆變拓�(fù)涞�，其中高壓大功率光伏并網(wǎng)逆變器可采用多電平逆變拓?fù)洌械裙β使夥⒕W(wǎng)逆變器多采用全橋、半橋逆變拓?fù)�，小功率光伏并網(wǎng)逆變器采用正激、反激逆變拓?fù)洹?/P>
按照隔離方式分類(lèi)包括包括隔離式和非隔離式兩類(lèi)，其中隔離式并網(wǎng)逆變器又分為工頻變壓器隔離方式和高頻變壓器隔離方式，光伏并網(wǎng)逆變器發(fā)展之初多采用工頻變壓器隔離的方式，但由于其體積、重量、成本方面的明顯缺陷，近年來(lái)高頻變壓器隔離方式的并網(wǎng)逆變器發(fā)展較快，非隔離式并網(wǎng)逆變器以其高效率、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)也逐漸獲得認(rèn)可，目前已經(jīng)在歐洲開(kāi)始推廣應(yīng)用，但需要解決可靠性、共模電流等關(guān)鍵問(wèn)題。
按照輸出相數(shù)可以分為單相和三相并網(wǎng)逆變器兩類(lèi)，中小功率場(chǎng)合一般多采用單相方式，大功率場(chǎng)合多采用三相并網(wǎng)逆變器。按照功率等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)，可分為功率小于1kVA的小功率并網(wǎng)逆變器，功率等級(jí)1kVA~50kVA的中等功率并網(wǎng)逆變器和50kVA以上的大功率并網(wǎng)逆變器。從光伏并網(wǎng)逆變器發(fā)展至今，發(fā)展最為成熟的屬于中等功率的并網(wǎng)逆變器，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化批量生產(chǎn)，技術(shù)趨于成熟，光伏并網(wǎng)逆變器未來(lái)的發(fā)展將是小功率微逆變器也即光伏模塊集成逆變器和大功率并網(wǎng)逆變器兩個(gè)方向并行。微逆變器在光伏建筑集成發(fā)電系統(tǒng)、城市居民發(fā)電系統(tǒng)、中小規(guī)模光伏電站有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，大功率光伏并網(wǎng)逆變器在大規(guī)模光伏電站，如沙漠光伏電站，等系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢(shì)。
按照功率流向進(jìn)行分類(lèi)，分為單方向功率流并網(wǎng)逆變器和雙方向功率流并網(wǎng)逆變器兩類(lèi)，單向功率流并網(wǎng)逆變器僅用作并網(wǎng)發(fā)電，雙向功率流并網(wǎng)逆變器除可用作并網(wǎng)發(fā)電外，還能用作整流器，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量和負(fù)載功率因素，近幾年雙向功率流并網(wǎng)逆變器開(kāi)始獲得關(guān)注，是未來(lái)的發(fā)展方向之一。未來(lái)的光伏并網(wǎng)逆變器將集并網(wǎng)發(fā)電、無(wú)功補(bǔ)償、有源濾波等功能與一身，在白天有陽(yáng)光時(shí)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，夜晚用電時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償、有源濾波等功能。
縱觀(guān)光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展歷程，高頻化、小型化、智能化、模塊化將是其主要發(fā)展方向之一，未來(lái)最具發(fā)展前景和發(fā)展?jié)摿Φ墓夥⒕W(wǎng)逆變器當(dāng)屬微逆變器(光伏模塊集成逆變器)，因?yàn)槠渚哂型怀龅陌l(fā)電效率高、模塊化生產(chǎn)、系統(tǒng)擴(kuò)展靈活、易于集成等突出優(yōu)勢(shì)，據(jù)研究報(bào)道，采用微逆變器技術(shù)可以在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，使光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率提升5%~25%，美國(guó)Enphase公司的Microinverter和美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的Solarmagic技術(shù)獲得了業(yè)界的廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)英偉力(Involar)新能源公司推出的微逆變器產(chǎn)品也成為了業(yè)界的一大亮點(diǎn)。
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